2024-02-26
腸道(dao)菌群-器官軸介紹
腸道(dao)(dao)菌(jun)群-器(qi)官軸(zhou)是(shi)指(zhi)定植在腸道(dao)(dao)的(de)微(wei)(wei)生物(wu)(wu)菌(jun)群與其它部位器(qi)官（腦、腎臟、肝臟、皮膚等）進(jin)行雙(shuang)向或多向交流的(de)系(xi)(xi)統（圖1）。在這(zhe)個軸(zhou)系(xi)(xi)統中，腸道(dao)(dao)菌(jun)群通過分泌小(xiao)分子、酶、毒素等代(dai)謝物(wu)(wu)對宿主的(de)代(dai)謝和生理過程進(jin)行調控，從(cong)而(er)影(ying)響(xiang)機體的(de)健康(kang)(kang)狀態和疾(ji)病發(fa)展(zhan)。近(jin)年來，國(guo)家自然科學基金委設(she)立了多項關于人體微(wei)(wei)生物(wu)(wu)組(zu)研(yan)究(jiu)的(de)重大(da)課題與重點項目，聚(ju)焦于人體微(wei)(wei)生態系(xi)(xi)統的(de)結構解析、功能挖掘(jue)以及與健康(kang)(kang)和疾(ji)病關聯性的(de)基礎研(yan)究(jiu)。 圖1：腸道菌群-器官軸示意圖（1）
腸道(dao)菌群-器官軸領域國(guo)自然基金資助情況 項目數量 經費(fei)走勢 圖(tu)2：近十年腸道菌群相關國自(zi)然(ran)項目統計圖(tu)（數據(ju)來(lai)自(zi)賽(sai)特新思(si)） 以腸道(dao)菌群為關(guan)(guan)鍵詞搜素，獲得相(xiang)關(guan)(guan)的(de)國(guo)(guo)自(zi)然(ran)項(xiang)(xiang)目(mu)(mu)資助(zhu)情況。從經(jing)費走勢圖和項(xiang)(xiang)目(mu)(mu)數來看(kan)(kan)腸道(dao)菌群相(xiang)關(guan)(guan)的(de)國(guo)(guo)自(zi)然(ran)項(xiang)(xiang)目(mu)(mu)近十年的(de)平均經(jing)費持續增加，項(xiang)(xiang)目(mu)(mu)數也處于較高水平，足見(jian)腸道(dao)菌群-器官軸研(yan)究是國(guo)(guo)自(zi)然(ran)基金申請(qing)的(de)熱點(dian)方向(xiang)。從關(guan)(guan)鍵詞云圖（圖2）來看(kan)(kan)，腸道(dao)菌群與糖(tang)尿(niao)病、抑郁癥、腫瘤(liu)、腸易(yi)激綜合征等疾病的(de)關(guan)(guan)系是主(zhu)要的(de)研(yan)究方向(xiang)，而宏基因組學、16S多(duo)樣性測(ce)序、代謝組學等多(duo)組學研(yan)究方法也成(cheng)為高頻關(guan)(guan)鍵詞。 圖3：腸道菌群(qun)-器(qi)官軸相關國自然(ran)項(xiang)目關鍵詞云圖（數據(ju)來自賽(sai)特新(xin)思）
腸道菌群-器(qi)官軸(zhou)研究方(fang)向(xiang) 縱覽近十年腸道菌群-器官軸相關國自然(ran)中標項(xiang)目，該領域(yu)主要有以(yi)下研究方向(xiang)： （1）腸道(dao)菌群組(zu)成與(yu)環境交互的研(yan)究：探究宿主基因型、生(sheng)活方式、飲食習慣等因素如(ru)何(he)塑(su)造腸道(dao)菌群組(zu)成，并進一(yi)步影響人體健康狀態。 （2）腸道(dao)菌(jun)群(qun)與藥物(wu)(wu)代謝(xie)研(yan)(yan)究(jiu)：研(yan)(yan)究(jiu)腸道(dao)菌(jun)群(qun)對藥物(wu)(wu)代謝(xie)的影響，探討“藥物(wu)(wu)-微生(sheng)物(wu)(wu)組相(xiang)互作用(yong)”在藥效(xiao)學和毒理學上的意義，為(wei)藥物(wu)(wu)研(yan)(yan)發提供(gong)新思路。 （3）腸(chang)道菌(jun)群與疾(ji)病(bing)(bing)關聯(lian)研究：研究腸(chang)道菌(jun)群失調與多種疾(ji)病(bing)(bing)（如肥胖癥、糖尿(niao)病(bing)(bing)、心(xin)血管病(bing)(bing)、腸(chang)炎性疾(ji)病(bing)(bing)、神經(jing)退行性疾(ji)病(bing)(bing)以(yi)及多種癌癥等）的發病(bing)(bing)機制及其相關性。 （4）腸道(dao)菌群(qun)-代謝物(wu)軸作用機制(zhi)研(yan)究(jiu)：聚焦腸道(dao)菌群(qun)產生或介導合(he)成的(de)明(ming)星分子(zi)如膽(dan)汁酸(suan)(suan)(suan)、短鏈脂肪酸(suan)(suan)(suan)、色氨酸(suan)(suan)(suan)、氧化三甲(jia)胺、丁(ding)酸(suan)(suan)(suan)鈉(na)，探究(jiu)其在疾病發展中的(de)作用機制(zhi)。 （5）腸道菌(jun)群在疾病診療過程的(de)作用與機制探究：以腸道菌(jun)群作為(wei)靶標探究疾病診斷的(de)生(sheng)物(wu)標志物(wu)或(huo)治療的(de)新途徑。 表1：腸道(dao)菌群-器官(guan)軸相關國自然部分中標項(xiang)目(mu) 項目名(ming)稱 項目類型 年份(fen) 膳食纖維調(diao)控腸道菌(jun)群的生(sheng)態學機制研究 青年基金 2022 腸道菌群介導(dao)嘔吐毒(du)素誘發肝臟炎癥的作用機制 青年項目 2021 運動調控人體血液與腸道菌群穩態(tai)和衰(shuai)老的機(ji)制研究 面上項目 2023 基于腸道(dao)菌群重塑探究MBL抗肥(fei)胖慢性炎癥(zheng)的作用機(ji)制 面上項目 2022 抗菌肽調節腸道菌群和腸道免疫參與系統性紅斑(ban)狼(lang)瘡(chuang)機制研究 面上項目 2021 腸道(dao)菌群通(tong)過CASP-1/IL-1β調節(jie)腸道(dao)通(tong)透(tou)性參與IgA腎病(bing)發(fa)病(bing)機制研究(jiu) 面上項目 2021 維生(sheng)素D3缺乏(fa)相關(guan)腸(chang)道菌群紊亂促進腸(chang)道淋巴瘤發病機制的研究 面上項目 2023 腸(chang)道(dao)菌群紊亂促進高血(xue)壓腦(nao)出血(xue)血(xue)管病變(bian)的作用及(ji)機制(zhi) 重點項目 2021 基于(yu)腸道(dao)菌群-膽汁酸-TGR5通路解析葡甘露聚糖(tang)調(diao)控腸道(dao)穩態的分子機制 青年(nian)基金 2022 腸道菌群-膽汁酸-FXR通路調控腸道黏膜屏(ping)障通透性(xing)在門(men)體分流(liu)性(xing)腦病中的作用及(ji)機(ji)制研究 面上項目 2023 腸(chang)道菌(jun)群-谷氨酸-PPARα介導青(qing)光眼RGCs鐵死(si)亡的(de)作用(yong)和機制研究 面上項目 2022 薯(shu)蕷(yu)皂(zao)苷(gan)元通過腸道菌群治(zhi)療肥胖的作用(yong)和機制研究 青(qing)年(nian)項(xiang)目 2022 腸道菌群移植(zhi)通過(guo)“產丁酸(suan)菌-色氨(an)酸(suan)-TRPA1”通路治療慢傳輸型便秘的機制研究 青年項目 2021 腸道菌群(qun)代謝物調節腫(zhong)瘤免疫微環境的(de)靶標發現(xian)和化學干預研究 重點項(xiang)目 2023
派森(sen)諾(nuo)生物在(zai)腸(chang)道菌群-器官軸(zhou)研究領域的優勢 （1）派森諾生物(wu)是國內最早開展(zhan)微(wei)生物(wu)多樣性測序的(de)(de)高(gao)通(tong)量(liang)測序公司之(zhi)一，在腸道菌群-器官軸領(ling)域積(ji)累了豐富的(de)(de)項目經驗。 （2）腸道(dao)菌群(qun)-器(qi)官軸的研究離不開宏基因組(zu)學(xue)、微生(sheng)物擴增子多(duo)樣性測序(xu)、代謝組(zu)學(xue)、轉(zhuan)錄組(zu)學(xue)等多(duo)組(zu)學(xue)方(fang)法(fa)，派森(sen)諾(nuo)生(sheng)物已具備了(le)完善的多(duo)組(zu)學(xue)實驗平(ping)臺、數據分析(xi)云平(ping)臺和多(duo)組(zu)學(xue)聯合(he)分析(xi)利器(qi)。我們提供的多(duo)組(zu)學(xue)聯合(he)分析(xi)內容包括但不限于關(guan)聯熱圖(tu)分析(xi)、關(guan)聯網絡圖(tu)分析(xi)、Mantel 檢驗、Procrustes 分析(xi)等，為深入挖掘腸道(dao)菌群(qun)功能機制提供了(le)保(bao)障(zhang)。 （3）派(pai)森(sen)諾生(sheng)物(wu)可為(wei)客戶提供樣(yang)本(ben)準備、測序、數據分析、濕(shi)實驗驗證、文章發表的一條(tiao)龍解決方案(an)。 以下是合作客戶在該領(ling)發表的(de)部(bu)分高分文(wen)章。 表(biao)2 合作客戶在腸道(dao)菌群-器(qi)官軸(zhou)領(ling)域發(fa)表(biao)的部分(fen)高分(fen)文章 期刊 影(ying)響(xiang)因子 題目 Cell Host & Microbe 30.3 Butyrate-producing Eubacterium rectale suppresses lymphomagenesis by alleviating the TNF-induced TLR4/MyD88/NF-kB axis Cell Metabolism 29 Hyodeoxycholic acid alleviates non-alcoholic fatty liver disease through modulating the gut-liver axis Cell Metabolism 29 The microbial metabolite trimethylamine N-oxide promotes antitumor immunity in triple-negative breast cancer Nature Metabolism 20.8 Gut Parabacteroides merdae protects against cardiovascular damage by enhancing branched-chain amino acid catabolism Blood 20.3 The gut microbial metabolite trimethylamine N-oxide aggravates GVHD by inducing M1 macrophage polarization in mice ACS Nano 17.1 Foodborne Carbon Dot Exposure Induces Insulin Resistance through Gut Microbiota Dysbiosis and Damaged Intestinal Mucus Layer Advanced Science 15.1 Bile Acid–Microbiome Interaction Promotes Gastric Carcinogenesis Nature Communications 16.6 Theabrownin from Pu-erh tea attenuates hypercholesterolemia via modulation of gut microbiota and bile acid metabolism Nature Communications 16.6 Gut microbiota-bile acid crosstalk contributes to the rebound weight gain after calorie restriction in mice Microbiome 15.5 Gut microbiota-derived propionate mediates the neuroprotective effect of osteocalcin in a mouse model of Parkinson’s disease Microbiome 15.5 Maternal efects drive intestinal development beginning in the embryonic period on the basis of maternal immune and microbial transfer in chickens
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文章(zhang)題目：Periodontitis salivary microbiota exacerbates colitis-induced anxiety-like behavior via gut microbiota 期刊：npj Biofilms and Microbiomes 研究背(bei)景(jing)：腸(chang)(chang)腦(nao)軸是腸(chang)(chang)道(dao)和(he)中樞(shu)神經(jing)系統之間的(de)(de)(de)雙向通訊(xun)系統。許多與宿主相(xiang)關的(de)(de)(de)因(yin)素都會影響(xiang)腸(chang)(chang)道(dao)微生(sheng)物群，包括口腔細菌，使(shi)大腦(nao)成(cheng)為腸(chang)(chang)腦(nao)軸的(de)(de)(de)脆弱目標(biao)。唾液(ye)中含有(you)大量口腔細菌，牙周炎這種常見的(de)(de)(de)口腔疾(ji)病會改變唾液(ye)微生(sheng)物群的(de)(de)(de)組成(cheng)。然而，牙周炎唾液(ye)微生(sheng)物群（PSM）對(dui)腸(chang)(chang)-腦(nao)軸的(de)(de)(de)作用和(he)機制(zhi)仍不清(qing)楚。作者使(shi)用右(you)旋糖酐硫酸鈉鹽（DSS）誘導的(de)(de)(de)焦慮樣行為的(de)(de)(de)小鼠研究了這種關系的(de)(de)(de)性質和(he)機制(zhi)。 研究方法：16S rRNA基(ji)因測(ce)序，非(fei)靶向(xiang)代謝組測(ce)序 圖4：技術路線 研究(jiu)結論：作者對灌胃健康人唾(tuo)液和牙(ya)周炎(yan)(yan)(yan)患者唾(tuo)液的(de)(de)結腸(chang)炎(yan)(yan)(yan)模型小(xiao)鼠(shu)糞便(bian)進行了(le)16S rRNA基(ji)因(yin)測(ce)(ce)序，16S rRNA基(ji)因(yin)測(ce)(ce)序結果表明牙(ya)周炎(yan)(yan)(yan)患者唾(tuo)液微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)群改變結腸(chang)炎(yan)(yan)(yan)小(xiao)鼠(shu)腸(chang)道(dao)微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)群的(de)(de)組成(cheng)。微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)功(gong)能潛能預測(ce)(ce)的(de)(de)結果顯(xian)示差異細菌的(de)(de)主要(yao)功(gong)能途徑(jing)主要(yao)與代(dai)謝相關，包括氨(an)基(ji)酸代(dai)謝、碳水(shui)化合物(wu)(wu)(wu)(wu)代(dai)謝、輔因(yin)子(zi)和維生(sheng)素(su)代(dai)謝。這項(xiang)(xiang)研究(jiu)結果表明，牙(ya)周炎(yan)(yan)(yan)患者唾(tuo)液微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)可以通過直接影響(xiang)宿主腸(chang)道(dao)微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)群來加(jia)劇結腸(chang)炎(yan)(yan)(yan)引起的(de)(de)焦慮行為。這項(xiang)(xiang)研究(jiu)強(qiang)調(diao)了(le)口腔(qiang)疾病(bing)在腸(chang)腦(nao)軸中的(de)(de)重要(yao)影響(xiang)。 點擊可查看詳情
文章題目：Gut microbiota-bile acid crosstalk contributes to the rebound weight gain after calorie restriction in mice. 期刊(kan)：Nature Communications 研(yan)究(jiu)背景：節食減肥是常見的(de)(de)減肥手(shou)段。然而(er)，節食造成(cheng)的(de)(de)體(ti)重減輕并(bing)不能維持很久，大多(duo)數個體(ti)在恢(hui)復正常進食之后就快速反(fan)彈了(le)。這種復胖的(de)(de)機制目前還未(wei)明確。近(jin)年來，關于節食和(he)體(ti)重反(fan)彈的(de)(de)研(yan)究(jiu)報道(dao)越來越多(duo)，而(er)膽汁(zhi)(zhi)酸在多(duo)種代(dai)謝性疾(ji)病(bing)中(zhong)都發揮著重要的(de)(de)作用，因(yin)此，本研(yan)究(jiu)對腸道(dao)微生物組—膽汁(zhi)(zhi)酸的(de)(de)相(xiang)互(hu)作用及其在體(ti)重反(fan)彈過程中(zhong)的(de)(de)作用機制做了(le)解析。 研究(jiu)方法(fa)：16S rRNA基因(yin)測序(xu)+宏基因(yin)組(zu)測序(xu)+代謝組(zu)檢(jian)測 研究(jiu)結論(lun)：本研究(jiu)揭示(shi)了(le)腸道菌(jun)(jun)(jun)群—膽(dan)汁(zhi)酸在減(jian)輕(qing)節(jie)食減(jian)肥(fei)后(hou)體(ti)(ti)重反(fan)(fan)彈(dan)中的(de)(de)(de)作用機制。研究(jiu)證(zheng)實，節(jie)食后(hou)有益(yi)的(de)(de)(de)腸道細菌(jun)(jun)(jun)Parabacteroides distasonis、非12α-羥(qian)基(ji)膽(dan)汁(zhi)酸比例以及能(neng)量(liang)消耗的(de)(de)(de)減(jian)少介導了(le)體(ti)(ti)重反(fan)(fan)彈(dan)增加。補充Parabacteroides distasonis、非12α-羥(qian)基(ji)膽(dan)汁(zhi)酸UDCA能(neng)有效(xiao)減(jian)輕(qing)體(ti)(ti)重的(de)(de)(de)反(fan)(fan)彈(dan)，這(zhe)也證(zheng)明了(le)Parabacteroides distasonis細菌(jun)(jun)(jun)具有作為益(yi)生菌(jun)(jun)(jun)的(de)(de)(de)潛力，可以通過補充該益(yi)生菌(jun)(jun)(jun)減(jian)弱(ruo)節(jie)食造成(cheng)的(de)(de)(de)不良影響(xiang)并減(jian)輕(qing)體(ti)(ti)重的(de)(de)(de)反(fan)(fan)彈(dan)。 圖5：本(ben)研究圖文摘要 點擊可(ke)查(cha)看詳(xiang)情(qing)
文(wen)章題目：The gut microbial metabolite trimethylamine N-oxide aggravates GVHD by inducing M1 macrophage polarization in mice 期刊：Blood 研究(jiu)背(bei)景：異基因造血干細胞移植是(shi)(shi)迄今(jin)為(wei)止(zhi)侵襲(xi)性(xing)血液惡(e)性(xing)腫瘤的(de)主流治愈方法(fa)，是(shi)(shi)血液腫瘤治療鏈(lian)中(zhong)的(de)關鍵手段，但移植物(wu)抗(kang)宿主病(bing)（GVHD）是(shi)(shi)導致異基因移植患者(zhe)死亡的(de)重要(yao)原(yuan)因，也是(shi)(shi)讓(rang)許多患者(zhe)對移植望而卻步的(de)主要(yao)因素(su)。腸(chang)(chang)道(dao)(dao)菌(jun)群(qun)紊(wen)亂與GVHD發展密切相關，盡管腸(chang)(chang)道(dao)(dao)菌(jun)群(qun)的(de)代謝(xie)產(chan)物(wu)（比如短(duan)鏈(lian)脂(zhi)肪酸和吲哚）已被證明可以減輕疾病(bing)的(de)嚴(yan)重程度，但人體微(wei)生物(wu)組的(de)多樣性(xing)預示著腸(chang)(chang)道(dao)(dao)微(wei)生物(wu)代謝(xie)物(wu)對GVHD影響的(de)差異性(xing)。本研究(jiu)就以TMAO為(wei)切入點，解析了膽堿代謝(xie)物(wu)TMAO在(zai)小鼠GVHD過程中(zhong)的(de)作用(yong)。 研(yan)究方法：16S rRNA基(ji)因測序、代謝組檢測 研(yan)究結論(lun)：本研(yan)究通過多組學(xue)整合關(guan)聯研(yan)究的(de)(de)策略(lve)，發現高膽(dan)堿飲(yin)(yin)食(shi)(shi)和TMAO干預會(hui)加重(zhong)GVHD；而利用DMB靶向抑制(zhi)TMAO的(de)(de)產生，可以阻斷高膽(dan)堿飲(yin)(yin)食(shi)(shi)引(yin)起的(de)(de)GVHD。因此，本研(yan)究提供了宿(su)主膽(dan)堿飲(yin)(yin)食(shi)(shi)、腸道(dao)(dao)菌(jun)(jun)群代(dai)謝(xie)物與(yu)GVH反(fan)應(ying)之間的(de)(de)聯系，為通過控制(zhi)膽(dan)堿飲(yin)(yin)食(shi)(shi)減輕GVHD提供了依據。同時，這一干預方(fang)法可直接作用于腸道(dao)(dao)菌(jun)(jun)群代(dai)謝(xie)物導(dao)致(zhi)宿(su)主失衡的(de)(de)信號(hao)途徑(jing)，因而能克服菌(jun)(jun)群移(yi)植的(de)(de)定殖抗(kang)性(xing)(xing)和潛在的(de)(de)病(bing)原菌(jun)(jun)致(zhi)機體感染的(de)(de)風(feng)險，有望成為未來治療GVHD和其他炎癥性(xing)(xing)疾病(bing)的(de)(de)新(xin)靶點和重(zhong)要手段(duan)。 圖6 本研究圖文摘(zhai)要(yao) 參考文獻(xian) 1.Ahlawat S, Asha, Sharma KK. Gut-organ axis: a microbial outreach and networking. Lett Appl Microbiol. 2021 Jun;72(6):636-668.
